(57)【要約】  支持基材および反射電極としての機能を兼ね備え、かつ、熱伝導性に優れた、電極箔ならびにそれを用いた有機デバイスが提供される。この電極箔は、金属箔と、金属箔上に直接設けられる反射層とを備えてなる。
2011152091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、前記金属箔上に直接設けられる反射層とを備えてなる電極箔。
【請求項２】
有機ＥＬ素子または有機太陽電池のアノードまたはカソードとして用いられる、請求項１に記載の電極箔。
【請求項３】
少なくとも前記反射層側に絶縁層を有しない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項４】
前記電極箔の前記反射層側の最表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して測定される、１０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項５】
前記算術平均粗さＲａが３．０ｎｍ以下である、請求項４に記載の電極箔。
【請求項６】
前記金属箔が、１〜２５０μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項７】
前記金属箔が、非磁性金属箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項８】
前記金属箔が、銅箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項９】
前記反射層が、アルミニウム膜、アルミニウム系合金膜、銀膜、銀系合金膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１０】
前記反射層が、アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜であり、前記アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜が、界面によって仕切られた少なくとも２つの層の積層構造を有してなり、前記少なくとも２つの層が前記界面を境に互いに異なる結晶方位を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１１】
前記反射層上に直接設けられる透明又は半透明のバッファ層をさらに備えてなり、前記バッファ層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１２】
前記バッファ層が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１０または１１に記載の電極箔。
【請求項１３】
前記電極箔が、１〜３００μｍの厚さを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１４】
前記金属箔の前記反射層と反対側の表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して測定される、１．０μｍ以上の十点平均粗さＲｚを有する粗化面である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電極箔と、
前記電極箔の前記反射層側の最表面に直接設けられる有機ＥＬ層および／または有機太陽電池活性層からなる有機半導体層と、
前記有機半導体層上に設けられる、透明又は半透明の対向電極と、
を備えた、有機ＥＬ素子および／または有機太陽電池である、有機デバイス。
【請求項１６】
前記対向電極が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種を備えてなる、請求項１５に記載の有機デバイス。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の有機デバイスを有機ＥＬ素子として備えてなる、有機ＥＬ照明。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
この出願は、２０１０年６月４日に出願された日本国特許出願第２０１０−１２９０６４号および２０１０年８月４日に出願された日本国特許出願第２０１０−１７５４２０号に基づく優先権を主張するものであり、それらの全体の開示内容が参照により本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、金属箔を用いた電極箔、ならびに電極箔を用いた有機ＥＬ素子、有機ＥＬ照明、有機太陽電池等の有機デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
近年、有機ＥＬ照明が、環境に配慮したグリーンデバイスとして注目されている。有機ＥＬ照明の特徴としては、１）白熱灯に対して低消費電力であること、２）薄型かつ軽量であること、３）フレキシブルであることが挙げられる。現在、有機ＥＬ照明は、上記２）および３）の特徴を実現すべく開発が進められている。この点、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等で従来使用されてきたガラス基板では、上記２）および３）の特徴を実現することは不可能である。【０００４】
そこで、有機ＥＬ照明のための支持体としての基板（以下、支持基材という）に対する研究が進められており、その候補として、極薄ガラス、樹脂フィルム、金属箔等が提案されている。極薄ガラスは、耐熱性、バリア性、および光透過性に優れ、フレキシブル性も良好であるが、ハンドリング性がやや劣り、熱伝導性が低く、材料コストも高い。また、樹脂フィルムは、ハンドリング性およびフレキシブル性に優れ、材料コストも低く、光透過性も良好であるが、耐熱性およびバリア性に乏しく、熱伝導性が低い。【０００５】
これに対し、金属箔は、光透過性が無いことを除けば、耐熱性、バリア性、ハンドリング性、熱伝導性に優れ、フレキシブル性も良好であり、材料コストも低いといった優れた特徴を有する。特に、熱伝導性については、典型的なフレキシブルガラスやフィルムが１Ｗ／ｍ℃以下と極めて低いのに対し、銅箔の場合、２８０Ｗ／ｍ℃程度と極めて高い。ただし、金属箔をフレキシブル電子デバイスの支持基材として用いるためには、その表面を絶縁膜で被覆することが必要とされている。【０００６】
例えば、特許文献１には、フレキシブル基板上に、下部電極層、有機層および上部電極層を備えた有機発光デバイスが開示されており、フレキシブル基板として、絶縁層で被覆してもよい金属箔を使用できることが記載されている。【０００７】
特許文献２には、表面粗さＲａが３０ｎｍ以上５００ｎｍ以下のステンレス箔を備えた、フレキシブルな電子デバイス用絶縁被覆金属箔が開示されている。この金属箔は、表面に絶縁膜が被覆されることで、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等の電子デバイスが形成されるための支持基材として用いられる。【０００８】
特許文献３には、表面粗さＲａが０．２μｍ以下程度の金属箔表面に熱圧着性ポリイミド塗膜が積層されたフレキシブル金属箔積層体が開示されている。【０００９】
特許文献４には、絶縁層構成材料との張り合わせ面の低プロファイル化を図るべく、析出面側の表面粗さ（Ｒｚｊｉｓ）を１．０μｍ未満とした電解銅箔が開示されているが、この文献に開示される表面粗さ（Ｒｚｊｉｓ）は最も平坦なものでもせいぜい０．２７μｍである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特表２００７−５３６６９７号公報
【特許文献２】特開２００８−１４２９７０号公報
【特許文献３】特開２００１−２７００３６号公報
【特許文献４】特開２００７−２１７７８７号公報
【発明の概要】
【００１１】
本発明者は、今般、反射層を金属箔上に直接設けることで、支持基材および反射電極としての機能を兼ね備え、かつ、熱伝導性に優れた、フレキシブル電子デバイスに有用な電極箔が得られるとの知見を得た。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、支持基材および反射電極としての機能を兼ね備え、かつ、熱伝導性に優れた、フレキシブル電子デバイスに有用な電極箔を提供することにある。
【００１３】
本発明の一態様によれば、金属箔と、前記金属箔上に直接設けられる反射層とを備えてなる電極箔が提供される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、上記電極箔と、
前記電極箔の前記反射層側の最表面に直接設けられる有機ＥＬ層および／または有機太陽電池活性層からなる有機半導体層と、
前記有機半導体層上に設けられる、透明又は半透明の対向電極と、
を備えた、有機ＥＬ素子および／または有機太陽電池である、有機デバイスが提供される。
【００１５】
本発明にさらに別の態様によれば、上記有機デバイスを有機ＥＬ素子として備えてなる、有機ＥＬ照明が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による電極箔の一例を示す模式断面図である。
【図２】本発明による電極箔をアノードとして用いた有機ＥＬ素子の層構成を示す模式断面図である。
【図３】本発明によるトップエミッション型有機ＥＬ照明の一例を示す模式断面図である。
【図４】本発明による電極箔をカソードとして用いた有機ＥＬ素子の層構成を示す模式断面図である。
【図５】例４で作製した有機ＥＬ素子が発光する様子を撮影した写真である。
【図６】例４および５で測定された輝度の電圧依存特性を示す図である。
【図７】例４および５で測定された電流密度の電圧依存特性を示す図である。
【図８】例５で測定された輝度の電圧依存特性を示す図である。
【図９】本発明による電極箔の他の一例を示す模式断面図である。
【図１０】例６で作製した電極箔の反射層の断面をＴＥＭにより観察した顕微鏡写真である。
【図１１】例６で作製した電極箔の反射層の界面をＥＤＸ分析して得られたスペクトルである。
【図１２】例７で作製した電極箔の反射層の断面をＴＥＭにより観察した顕微鏡写真である。
【図１３】例７で作製した電極箔の反射層の界面をＥＤＸ分析して得られたスペクトルである。
【図１４】例８で作製した電極箔の層構成を示す模式断面図である。
【図１５】例９で作製した有機ＥＬ素子の層構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
電極箔
図１に本発明による電極箔の一例の模式断面図を示す。図１に示される電極箔１０は、金属箔１２、金属箔上に直接設けられる反射層１３、および所望により反射層上に直接設けられるバッファ層１４を備えてなる。すなわち、電極箔１０は金属箔１２、反射層１３およびバッファ層１４を備えた３層構成であるが、本発明の電極箔はこれに限定されず、金属箔１２および反射層１３の２層構成であってもよい。トップエミッション型有機ＥＬ素子において金属電極層上に反射層を形成することは一般的に行われているが、この金属電極層は絶縁基板等の支持基材上に形成されなければならないものと信じられてきた。事実、本発明者の知るかぎり、それ自体単独でハンドリングが可能な金属箔に反射層を形成して有機ＥＬ素子のアノードまたはカソードとして使用しようとする試みは今までなされていない。本発明にあっては、金属箔１２を支持基材のみならず電極として用い、かつ、その上に反射層１３を直接設けることで、支持基材、電極および反射層の３つの機能を兼ね備えた従来に無い電極箔を提供することができる。したがって、本発明の電極箔によれば、従来のトップエミッション型フレキシブル発光デバイスで必要とされてきた支持基材および反射層を不要にすることができる。このため、本発明の電極箔は、少なくとも反射層側に絶縁層を有しないものであり、好ましくはいかなる部位にも絶縁層を有しない。
【００１８】
金属箔１２は、支持基材としての強度および電極として必要な電気的特性を有する箔状金属材料であれば特に限定されない。好ましい金属箔は、加工時に発生する粒子状物の帯磁による付着を防止できる観点から、非磁性金属箔である。非磁性金属の好ましい例としては、銅、アルミニウム、非磁性ステンレス、チタン、タンタル、モリブデン等が挙げられ、より好ましくは銅、アルミニウム、および非磁性ステンレスである。最も好ましい金属箔は銅箔である。銅箔は比較的安価でありながら、強度、フレキシブル性、電気的特性等に優れる。
【００１９】
電極箔１０の少なくとも一方の最表面は、１０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面とするのが好ましく、より好ましくは７．０ｎｍ以下、さらに好ましくは５．０ｎｍ、さらにより好ましくは３．０ｎｍ以下、特に好ましくは２．８ｎｍ以下、特により好ましくは２．５ｎｍ以下、最も好ましくは２．０ｎｍ以下である。算術平均粗さＲａの下限は特に限定されずゼロであってもよいが、平坦化処理の効率を考慮すると０．５ｎｍが下限値の目安として挙げられる。この算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して市販の粗さ測定装置を用いて測定することができる。
【００２０】
ここで、電極箔１０の少なくとも一方の最表面とは、２層構成の場合には反射層１３の表面１３ａを、３層構成の場合にはバッファ層１４の表面１４ａを意味する。もっとも、２層構成の場合において反射層１３の表面１３ａにおける上記算術平均粗さＲａの実現は、反射層１３が形成されることになる金属箔１２の表面１２ａの算術平均粗さＲａを上記同様の範囲、すなわち１０．０ｎｍ以下、好ましくは６．０ｎｍ以下、より好ましくは３．０ｎｍ以下、さらに好ましくは２．０ｎｍ以下、さらにより好ましくは１．５ｎｍ以下にしておき、その上にバッファ層１４を成膜することにより行うことができる。３層構成の場合におけるバッファ層１４の表面１４ａにおける上記算術平均粗さＲａの実現は、上記のようにして１０．０ｎｍ以下、好ましくは６．５ｎｍ以下、より好ましくは３．０ｎｍ以下、さらに好ましくは２．５ｎｍ以下、さらにより好ましくは２．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａが付与された反射層１３の上にバッファ層１４を成膜することにより行うことができる。こうして形成されたバッファ層１４の表面１４ａは、１０．０ｎｍ以下、好ましくは７．０ｎｍ以下、より好ましくは５．０ｎｍ、さらにより好ましくは３．０ｎｍ以下、特に好ましくは２．８ｎｍ以下、特により好ましくは２．５ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する。このように、最表面において付与されるべき算術平均粗さＲａよりも同等もしくは若干小さめの算術平均粗さＲａをそれよりも下の層ないし箔の表面に付与しておくのが好ましい。なお、積層状態のため最表面を構成しない金属箔表面の算術平均粗さＲａの評価は、金属箔表面からＦＩＢ（Focused Ion Beam）加工にて断面を作製し、その断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察することにより行うことができ、積層状態のため最表面を構成しない反射層表面の算術平均粗さＲａの評価も同様にして行うことができる。
【００２１】
本発明者の知るかぎり、このような超平坦表面を有する金属箔（特に銅箔）は今まで工業的に製造されておらず、ましてやそれをフレキシブル電子デバイスの電極そのものとして応用しようとする試みは今までなされていなかった。表面を平坦化した銅箔は市販されているが、このような銅箔の平坦化レベルは有機ＥＬ素子用電極としては不十分なものであり、有機ＥＬ素子とした場合に表面の凹凸により短絡を起こしてしまい、発光が得られないおそれがある。
【００２２】
これに対し、金属箔１２の超平坦面１２ａの算術平均粗さＲａが上述のごとく極めて小さいと、有機ＥＬ素子用電極として用いても対向電極等との間で起こりうる短絡を効果的に防止できる。このような超平坦面は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理により金属箔を研磨することにより実現することができる。ＣＭＰ処理は、公知の研磨液および公知の研磨パッドを用いて、公知の条件に従って行うことができる。好ましい研磨液としては、セリア、シリカ、アルミナ、ジルコニア等から選択される１種以上の研磨砥粒約０．５〜２重量％程度を含んでなり、かつ、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）等の酸化剤と、さらに／または、キナルシン酸、キノリン酸、ニコチン酸等の有機錯体形成剤と、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤等の界面活性剤と、所望により防食剤とをさらに含むものが挙げられる。好ましい研磨パッドとしては、ウレタン製のパッドが挙げられる。研磨条件は、パッド回転速度、ワーク荷重、研磨液塗布流量等を適宜調整すればよく特に限定されないが、回転速度を２０〜１０００ｒｐｍの範囲内に、ワーク荷重を１００〜５００ｇｆ／ｃｍ２の範囲内に、研磨液塗布流量を２０〜２００ｃｃ／ｍｉｎ範囲内に調整するのが好ましい。
【００２３】
超平坦面１２ａは、電解研磨法、バフ研磨法、薬液研磨法、およびこれらの組み合わせ等を用いて金属箔１２を研磨することによっても実現することができる。薬液研磨法は、薬液、薬液温度、薬液浸漬時間等を適宜調整して行えばよく特に限定されないが、例えば、銅箔の薬液研磨は、２−アミノエタノールと塩化アンモニウムとの混合物を使用することにより行うことができる。薬液温度は室温が好ましく、浸漬法（Ｄｉｐ法）を用いるのが好ましい。また、薬液浸漬時間は、長くなると平坦性が悪化する傾向があるため、１０〜１２０秒間が好ましく、３０〜９０秒間がより好ましい。薬液研磨後の金属箔は流水により洗浄されるのが好ましい。このような平坦化処理によれば、Ｒａ算術平均粗さＲａ１２ｎｍ程度の表面をＲａ１０．０ｎｍ以下、例えば３．０ｎｍ程度にまで平坦化することができる。
【００２４】
超平坦面１２ａは、金属箔１２の表面をブラストにより研磨する方法や、金属箔１２の表面をレーザー、抵抗加熱、ランプ加熱等の手法により溶融させた後に急冷させる方法等によっても実現することもできる。また、金属箔１２として、銅、ニッケル、クロムのようにメッキが可能な金属箔を用いた場合には、転写法を用いて超平坦面を実現することもできる。転写法は、公知の手法及び公知の条件に基づいて行えばよい。例えば、電解研磨法及びバフ研磨法を用いて、ＳＵＳ、チタン等の電極板の表面を算術平均粗さＲａが１０．０ｎｍ以下、例えば３．０ｎｍ以下になるよう平坦化しておく。この平坦化された電極板の表面に金属箔１２の材料をめっきし、所望の厚さに達した時点で金属箔１２の材料を電極板より剥離する。こうして金属箔１２の剥離面に電極板表面の平坦性を転写させることで、超平坦面を実現することができる。
【００２５】
金属箔１２の厚さは、フレキシブル性を損なうことなく、箔として単独でハンドリングが可能な厚さである限り特に限定されないが、１〜２５０μｍ、好ましくは２５〜２５０μｍ、より好ましくは３５〜１５０μｍである。このような厚さであれば、市販の裁断機を用いて簡単に切断することが可能である。また、金属箔１２は、ガラス基板と異なり、割れ、欠け等の問題が無く、また、切断時のパーティクルが発生しづらい等の利点も有する。金属箔１２は、四角形以外の形状、例えば、円形、三角形、多角形といった様々な形状とすることができ、しかも切断および溶接も可能なことから、切り貼りによりキュービック状やボール状といった立体的な形状の発光体を作製することも可能である。この場合、金属箔１２の切断部や溶接部には、発光層を形成しないことが好ましい。
【００２６】
超平坦面１２ａはアルカリ溶液で洗浄することが好ましい。そのようなアルカリ溶液としては、アンモニアを含有した溶液、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液等の公知のアルカリ溶液が使用可能である。好ましいアルカリ溶液はアンモニアを含有した溶液であり、より好ましくはアンモニアを含有した有機系アルカリ溶液、さらに好ましくはテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液である。ＴＭＡＨ溶液の好ましい濃度は０．１〜３．０ｗｔ％である。そのような洗浄の一例としては、０．４％ＴＭＡＨ溶液を用いて２３℃で１分間の洗浄を行うことが挙げられる。このようなアルカリ溶液による洗浄と併せて、または、アルカリ溶液による洗浄の代わりに、ＵＶ（Ultra Violet）処理を行っても同様の洗浄効果を得ることができる。さらに、銅箔等の場合、希硫酸等の酸性洗浄液を用いて、銅表面に形成されうる酸化物を除去することも可能である。
酸洗浄の一例としては、希硫酸を用いて３０秒間の洗浄を行うことが挙げられる。
【００２７】
反射層１３の成膜前に、超平坦面１２ａ上に存在するパーティクルを除去することが好ましい。有効なパーティクル除去の手法としては、超純水によるソニック洗浄法やドライアイスブラスト法等が挙げられるが、ドライアイスブラスト法がより効果的である。ドライアイスブラスト法は、高圧に圧縮した炭酸ガスを細いノズルから噴射させることにより、低温固化した炭酸を超平坦面１２ａに吹き付けてパーティクルを除去する方法である。
このドライアイスブラスト法は、ウェット工程とは異なり、乾燥工程を省くことができ、また有機物の除去ができる等の利点を有する。ドライアイスブラスト法は、例えばドライアイススノーシステム（エアウォーター社製）等の市販の装置を用いて行うことができる。
【００２８】
金属箔１２の超平坦面上には反射層１３が直接設けられる。反射層１３は、アルミニウム、アルミニウム系合金、銀、および銀系合金からなる群から選択される少なくとも一種で構成されるのが好ましい。これらの材料は、光の反射率が高いため反射層に適しており、しかも薄膜化した際の平坦性にも優れる。特に、アルミニウムまたはアルミニウム系合金は安価な材料であることから好ましい。アルミニウム系合金および銀系合金としては、有機ＥＬ素子等の表示デバイスにおいてアノードまたはカソードとして使用される一般的な合金組成を有するものが幅広く採用可能である。好ましいアルミニウム系合金組成の例としては、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ａｇ、Ａｌ−Ｃｅ、Ａｌ−Ｚｎ、Ａｌ−Ｂ、Ａｌ−Ｔａ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｌａ、Ａｌ−Ｃｏ、Ａｌ−Ｇｅ、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｌｉ、Ａｌ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｍｎ合金が挙げられる。これらの合金を構成する元素であれば、必要な特性に合わせて任意に組み合わせることが可能である。また、好ましい銀合金組成の例としては、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｃｕ、Ａｇ−Ａｌ、Ａｇ−Ｚｎ、Ａｇ−Ｍｇ、Ａｇ−Ｍｎ、Ａｇ−Ｃｒ、Ａｇ−Ｔｉ、Ａｇ−Ｔａ、Ａｇ−Ｃｏ、Ａｇ−Ｓｉ、Ａｇ−Ｇｅ、Ａｇ−Ｌｉ、Ａｇ−Ｂ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｇ−Ｆｅ、Ａｇ−Ｎｄ、Ａｇ−Ｌａ、Ａｇ−Ｃｅ合金が挙げられる。これらの合金を構成する元素であれば、必要な特性に合わせて任意に組み合わせることが可能である。反射層１３の膜厚は特に限定されるものではないが、３０〜５００ｎｍの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは５０〜３００ｎｍであり、さらに好ましくは１００〜２５０ｎｍである。
【００２９】
反射層１３の表面１３ａは好ましくは１０．０ｎｍ以下、より好ましくは６．５ｎｍ以下、さらに好ましくは３．０ｎｍ以下、さらにより好ましくは２．５ｎｍ以下、特に好ましくは２．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する。前述のとおり、本発明の電極箔においては超平坦な金属箔表面に反射層が形成されるため、反射層の表面においても算術平均粗さＲａを小さくして高い平坦性を実現できる。これにより、過度な凹凸の発生に起因する有機ＥＬ層間における短絡のリスクを低減することができる。また、反射層表面の凹凸による影響を排除すべく正孔注入層および正孔輸送層あるいは電子注入層および電子輸送層を厚く設ける必要がないので、これらの層ならびにそれらを含む有機ＥＬ層を従来以上に薄くすることができる。その結果、極めて高価な有機原料の使用量を減らして製造コストを低減するとともに、有機ＥＬ層の薄膜化により発光効率を向上することができる。
【００３０】
反射層１３がアルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜で構成される場合、図９に示されるように反射層を少なくとも２つの層からなる積層構造で構成してもよい。すなわち、図９に示される電極箔５０は、図１に示される電極箔１０と同様、金属箔５２、反射層５３および所望によるバッファ層５４を有するが、反射層５３が界面５３ｃによって仕切られた２つの層５３ａ，５３ｂの積層構造を有し、この界面５３ｃを境に下層５３ａおよび上層５３ｂが互いに異なる結晶方位を有する。これにより、電極箔がかなりの高温に曝される場合であっても、銅箔とアルミニウム含有反射層の間の界面から起こりうるサーマルマイグレーションを効果的に抑制して、サーマルマイグレーションに起因する表面平坦性や反射率の低下を抑制することができる。すなわち、電極箔の耐熱性を向上することができる。したがって、この態様は、２００℃以上、好ましくは２３０℃以上、より好ましくは２５０℃以上の温度で行われる、正孔注入層塗布後の熱処理において特に有効であるといえる。このような耐熱性の向上は、結晶粒界を優先して進行するサーマルマイグレーションが、結晶粒界が不連続となる界面５３ｃによって阻止されることにより実現されるものと考えられる。なお、反射層５３中の界面５３ｃの数は２つ以上であってもよく、この場合、反射層は３層以上の積層構造となる。
【００３１】
積層構造の反射層５３は、スパッタリング等の成膜プロセスを、所定のインターバルを経て複数回行うことにより作製することができる。そのような方法の好ましい例としては以下のものが挙げられる。
（１）スパッタリング法により下層５３ａの成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。この状態で下層５３ａをスパッタリング装置のチャンバ内に放置する。この放置時間は３０秒以上とすることが好ましい。次いで、スパッタリングを再開して上層５３ｂの成膜を行う。
（２）スパッタリング法により下層５３ａの成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。そして、下層５３ａを大気に接触させる。この大気接触は、下層５３ａが形成された金属箔をスパッタリング装置のチャンバから取り出して大気に曝してもよいし、金属箔を取り出すことなくチャンバを大気に解放してもよい。次いで、スパッタリングを再開して上層５３ｂの成膜を行う。下層５３ａを大気に曝す時間は数秒程度で十分であり、通常のクリーンルーム環境におけるような湿度および温度で所望の効果が得られる。
（３）スパッタリング法により下層５３ａの成膜を好ましくは厚さが１０ｎｍ以上になるまで行い、スパッタリングを一時的に停止する。次いで、スパッタリング装置のチャンバ内に酸素を導入して酸素雰囲気にした後、再度真空引きして上層５３ｂの成膜を行う。酸素を導入したチャンバ内の圧力は０．０１Ｐａ以上であるのが好ましく、より好ましくは０．１Ｐａ以上、さらに好ましくは１Ｐａ以上である。
【００３２】
積層構造の反射層５３において、界面５３ｃの数は一つで十分である。一つの界面であっても２５０℃程度という高温下で十分な耐熱性を発揮する。もっとも、成膜プロセスの回数を増やして界面を２つ以上に設けることにより、更なる耐熱性の向上を図ってもよい。
【００３３】
反射層１３上にはバッファ層１４が直接設けられるのが好ましい。バッファ層１４は、有機ＥＬ素子において有機ＥＬ層と接触して正孔注入効率または電子注入効率を向上させ、所望の仕事関数を与えるものであれば特に限定されない。もっとも、本発明におけるバッファ層は、金属箔を反射層として機能させる観点から、透明または半透明であるのが好ましい。
【００３４】
バッファ層１４は、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜から選択される少なくとも一種であるのが好ましく、アノードまたはカソードといった適用用途および要求される特性に応じて適宜選択すればよい。
【００３５】
導電性非晶質炭素膜としては、水素濃度や不純物濃度を制御することにより導電性が付与された種々の非晶質炭素膜が使用可能である。導電性非晶質炭素膜の形成はスパッタリング法によって行われるのが好ましい。スパッタリングに用いるカーボンターゲットとしては、純化処理を施した物を使用することが望ましい。また、多孔質のカーボンに、Ｂ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕを含浸させたものを使用することも可能である。導電性非晶質炭素膜をバッファ層として用いる場合には、反射層として、アルミニウム膜、アルミニウム系合金膜、銀膜、および銀系合金膜のいずれも適するが、平坦性および材料コストを考慮するとアルミニウム合金が好ましい。
【００３６】
好ましい導電性非晶質炭素膜は、水素濃度が１５ａｔ％以下である導電性非晶質炭素で構成される。より好ましい水素濃度は１２ａｔ％以下であり、さらに好ましくは５ａｔ％以下である。なお、水素濃度の下限は特に限定されずゼロであってもよいが、スパッタリング時の成膜環境等に起因する水素の不可避的混入を考慮すると３ａｔ％が下限値の目安として挙げられる。なお、バッファ層中の水素濃度の測定は公知の各種方法により行うことができるが、ＨＦＳ（水素前方散乱：Hydrogen Forward Scattering）により行われるのが好ましい。本明細書において、導電性非晶質炭素膜中の水素濃度は、ＨＦＳ等で炭素および水素を定量し、これらの原子数の合計を１００ａｔ％としたときの水素濃度として定義される。このように水素濃度を極めて低くすることにより、バッファ層を構成する炭素が水素で終端されることによる導電性の低下ないし絶縁性の発現を回避して、電極としての高い導電性をバッファ層に持たせることができる。したがって、導電性非晶質炭素には炭素および水素以外の不純物が実質的にドープされていないのが好ましい。ここで「実質的にドープされていない」とは何らかの機能を付与するために不純物が意図的にドープされていないとの意味であり、スパッタリング時の成膜環境等に起因して不可避的に混入される不純物は許容される。このような観点から、本発明において導電性非晶質炭素は、０〜３００ｗｔｐｐｍの酸素濃度、０〜１０００ｗｔｐｐｍのハロゲン元素濃度、０〜５００ｗｔｐｐｍの窒素濃度を有するのが好ましい。バッファ層１４の膜厚は特に限定されないが３〜３０ｎｍであるのが好ましく、より好ましくは３〜１５ｎｍであり、さらに好ましくは５〜１０ｎｍである。
【００３７】
好ましい導電性酸化物膜としてはＩｎＯｘ、ＳｎＯｘ、ＺｎＯｘ、ＭｏＯｘ、ＧａＯｘ、ＶＯｘ、ＷＯｘ、ＲｕＯｘ、ＡｌＯｘ、ＴｉＯｘ、およびＧｅＯｘからなる群から選ばれる１種または２種以上で構成される膜が挙げられ、典型例としてはＩＴＯ（インジウム錫酸化物）やＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）が挙げられる。導電性酸化物膜の形成は、スパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくはＤＣマグネトロンスパッタリング法により行われる。スパッタリング法に用いられるターゲット材は、ホットプレス法やコールドプレス法により作製可能であるため、上記酸化物を適宜組み合わせて所望の特性が得られるようにすることが可能である。導電性酸化物膜をバッファ層として用いる場合には、反射層としては、Ａｌ−Ｎｉ系合金、Ａｇ、またはＡｇ系合金が特に適する。
【００３８】
好ましいマグネシウム系合金膜としては、ＭｇにＡｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｌｉ、ＹおよびＣａから選択される１種以上が添加された合金で構成される膜が挙げられる。マグネシウム系合金膜の形成はスパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくは真空蒸着法により行われる。
【００３９】
好ましいフッ化物膜としては、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、ＡｌＦ３、Ｎａ３ＡｌＦ６およびＮａＦ６から選択される１種以上で構成される膜が挙げられる。フッ化物膜の形成はスパッタリング法、真空蒸着法等の公知の手法によって行えばよく、好ましくは真空蒸着法により行われる。
【００４０】
バッファ層１４の表面１４ａは好ましくは１０．０ｎｍ以下、より好ましくは７．０ｎｍ以下、さらに好ましくは５．０ｎｍ、さらにより好ましくは３．０ｎｍ以下、特に好ましくは２．８ｎｍ以下、特により好ましくは２．５ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する。前述のとおり、本発明の電極箔においては超平坦な金属箔に起因する超平坦な反射膜表面にバッファ層が形成されるため、バッファ層の表面においても算術平均粗さＲａを小さくして高い平坦性を実現できる。これにより、過度な凹凸の発生に起因する有機ＥＬ層間における短絡のリスクを低減することができる。また、バッファ層表面の凹凸による影響を排除すべく正孔注入層および正孔輸送層あるいは電子注入層および電子輸送層を厚く設ける必要がないので、これらの層ならびにそれらを含む有機ＥＬ層を従来以上に薄くすることができる。その結果、極めて高価な有機原料の使用量を減らして製造コストを低減するとともに、有機ＥＬ層の薄膜化により発光効率を向上することができる。
【００４１】
反射層１３とバッファ層１４との間には酸化膜（図示せず）が存在していてもよい。この酸化膜は、典型的にはアノード層が雰囲気中の酸素によって不可避的に酸化されることにより形成されることがある。このような酸化膜はできるだけ薄い方が好ましく、好ましい厚さは３．０ｎｍ以下であり、より好ましくは１．５ｎｍ以下である。このような酸化膜はエッチング等により除去してもよい。
【００４２】
本発明による電極箔は、１〜３００μｍの厚さを有するのが好ましく、より好ましくは２５〜２５０μｍ、さらに好ましくは３５〜１５０μｍ、最も好ましくは４０〜１００μｍの厚さを有する。
【００４３】
本発明の好ましい態様によれば、金属箔１２の反射層１３と反対側の表面１２ｂが、１．０μｍ以上、より好ましくは２．０μｍ以上、さらに好ましくは５．０μｍ以上の十点平均粗さＲｚを有する粗化面となるように加工してもよい。この十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して市販の粗さ測定装置を用いて測定することができる。この表面を粗くする加工は、ドライアイスブラスト、サンドブラスト、ウェットエッチング、ドライエッチング等の公知の手法により好ましく行うことができる。この粗化面の表面に形成された凹凸により放熱特性を向上させることができる。
【００４４】
本発明による電極箔は、金属箔をベースとしているため、支持基材を特に必要とすることなく、例えばロール・トゥ・ロール（roll-to-roll）プロセスによって効率的に製造することができる。
【００４５】
本発明による電極箔は、各種フレキシブル電子デバイス用（特にフレキシブル発光または発電デバイス）のアノードまたはカソードとして好ましく用いることができ、それにより反射電極として機能することができる。そのようなフレキシブル電子デバイスの例としては、有機ＥＬ素子、有機ＥＬ照明、有機ＥＬディスプレイ、電子ペーパー、薄膜太陽電池、液晶ディスプレイ、無機ＥＬ素子、無機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤ照明、ＬＥＤディスプレイが挙げられるが、好ましくは有機ＥＬ素子、有機ＥＬ照明、有機ＥＬディスプレイ、有機太陽電池、色素増感太陽電池であり、より好ましくは極薄で高輝度の発光が得られる点で有機ＥＬ照明である。また、有機太陽電池の場合、電極材料に求められる特性の多くが有機ＥＬ素子の場合に求められる特性と共通するため、本発明による電極箔は有機太陽電池のアノードまたはカソードとして好ましく用いることができる。すなわち、本発明による電極箔上に積層させる有機半導体層の種類を公知の技術に従い適宜選択することにより、有機デバイスを有機ＥＬ素子および有機太陽電池のいずれにも構成することが可能となる。また、同一電極上に発光素子および発電素子を同時に形成することも可能となり、それによって有機ＥＬ素子の機能と有機太陽電池の機能を併せ持った複合デバイスを作製することもできる。さらに、本発明による電極箔は、有機ＥＬ素子の電極のみならず、ＬＥＤの実装基板にも使用することができる。特に、本発明による電極箔は、ＬＥＤ素子を密に実装することができる点でＬＥＤ照明用のアノードまたはカソードとして好ましく用いることができる。
【００４６】
有機ＥＬ素子および有機ＥＬ照明
本発明による電極箔を反射電極として用いて、トップエミッション型有機ＥＬ素子および有機ＥＬ照明を構築することができる。
【００４７】
図２に、本発明の電極箔をアノードとして用いたトップエミッション型有機ＥＬ素子の層構成の一例を示す。図２に示される有機ＥＬ素子は、金属箔２２、反射層２３およびバッファ層２４を備えたアノード電極箔２０と、バッファ層２４上に直接設けられる有機ＥＬ層２６と、有機ＥＬ層２６上に直接設けられる対向電極としてのカソード２８とを備えてなる。バッファ層２４は、アノードとして適するように導電性非晶質炭素膜または導電性酸化物膜で構成されるのが好ましい。
【００４８】
有機ＥＬ層２６としては、有機ＥＬ素子に使用される公知の種々のＥＬ層構成が使用可能であり、所望により正孔注入層および／または正孔輸送層、発光層、ならびに所望により電子輸送層および／または電子注入層を、アノード電極箔２０からカソード２６に向かって順次備えてなることができる。正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、および電子注入層としては、それぞれ公知の種々の構成ないし組成の層が適宜使用可能であり特に限定されるものではない。
【００４９】
前述のように、有機ＥＬ層２６を公知の有機太陽電池活性層で置き換えることにより、有機太陽電池を構成することができる。本発明の電極箔をアノードとして用いる有機太陽電池の場合、バッファ層（例えばカーボンバッファ層）上に、正孔輸送層（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３０ｎｍ））、ｐ型有機半導体層（例えばＢＰ（ベンゾポルフィリン））、ｎ型有機半導体とｐ型有機半導体のｉ型ミキシング層（例えばＢＰ：ＰＣＢＮＢ（フラーレン誘導体））、ｎ型有機半導体層（例えばＰＣＢＭ（フラーレン誘導体））、低い仕事関数を有するバッファ層（例えばＭｇ−Ａｇ）および透明電極層（例えばＩＺＯ）を順次積層させて太陽電池を構成することが可能である。これらの各層を構成する材料としては公知の材料を適宜使用することができ、特に限定されない。有機太陽電池に使用される電極は、有機ＥＬ素子に使用される電極と同じ材料および構造を有するものであってよい。本発明の電極箔は反射層を備えることで、キャビティー効果に起因する光の閉じ込めによる発電効率の向上が期待される。
【００５０】
図３に、図２に示される有機ＥＬ素子が組み込まれたトップエミッション型有機ＥＬ照明の層構成の一例が示される。図３に示される有機ＥＬ照明において、有機ＥＬ素子はアノード電極箔２０の金属箔２２を介して電源３０に電気的に接続可能とされる。バッファ層２４上の、有機ＥＬ層２６と非接触の領域は層間絶縁膜２９で被覆される。層間絶縁膜２９としては、ＣＶＤ成膜したＳｉ系絶縁膜が、有機層を劣化させる原因となる水分および酸素に対するバリア性が高いことから好ましく、より好ましくはＳｉＮ系絶縁膜である。さらに好ましい層間絶縁膜は、膜の内部応力が小さく、屈曲性に優れる点で、ＳｉＮＯ系絶縁膜である。
【００５１】
カソード２８の上方には有機ＥＬ素子と対向して封止材３２が設けられ、封止材３２と有機ＥＬ素子２０との間には封止用樹脂が充填されて封止膜３４が形成される。封止材３２としては、ガラスやフィルムを用いることができる。ガラスの場合は、封止膜３４上に疎水性粘着テープを用いて直接接着することができる。フィルムの場合は、両面及び端面をＳｉ系絶縁膜で被覆して用いることが可能である。将来的にバリア性の高いフィルムが開発された場合には、被覆処理を行うことなく封止することが可能となり、量産性に優れたものになることが予想される。封止材３２としては、フレキシブル性を付与する観点からはフィルムの方が望ましいが、厚さ２０〜１００μｍの非常に薄いガラスにフィルムを接着させた封止材を使用して所望の性能を得ることも可能である。
【００５２】
カソード２８としてはトップエミッション型有機ＥＬ素子に使用される公知の種々のカソードが使用可能であり、光を透過する必要があるため透明または半透明のものであれば特に限定されないが、仕事関数の低いものが好ましい。好ましいカソードとしては、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜およびフッ化物膜が挙げられ、これらを２層以上に組み合わせるのがより好ましい。これらの膜は、電極箔のバッファ層で述べたものと同様のものが使用可能である。
【００５３】
特に好ましいカソードは、導電性酸化物膜からなるカソード層としての透明酸化物層に、マグネシウム系合金膜および／またはフッ化物膜からなるバッファ層としての半透過金属層を積層させた２層構造であり、抵抗の観点からも実用性が高い。この場合、カソード２８の半透過金属層（バッファ層）側を有機ＥＬ層２６と接触させて用いることにより、高い光透過性と低い仕事関数がもたらされ、有機ＥＬ素子の輝度および電力効率を向上することができる。最も好ましい例としては、ＩＺＯ（インジウム亜鉛酸化物）からなる透明酸化物層（カソード層）とＭｇ−Ａｇからなる半透過金属層（バッファ層）が積層されてなるカソード構造体が挙げられる。また、カソード構造体は、２層以上の透明酸化物層および／または２層以上の半透過金属層を備えるものであってもよい。こうして、有機ＥＬ層２６で発生した光はカソード２８および封止膜３４および封止材３２を通過して外部に放出される。
【００５４】
なお、電極箔２０の裏面には、使用形態に応じて補助的な基材を適宜設置してもよい。
この部分は、発光特性に影響を与えない為、材料選択の自由度は高い。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）等の樹脂フィルムを使用すればフレキシブル性を損なうことが無いので最適といえる。
【００５５】
図４に、本発明の電極箔をカソードとして用いたトップエミッション型有機ＥＬ素子の層構成の一例を示す。図４に示される有機ＥＬ素子は、金属箔４２、反射層４３およびバッファ層４４を備えたカソード電極箔４０と、バッファ層４４上に直接設けられる有機ＥＬ層４６と、有機ＥＬ層４６上に直接設けられる対向電極としてのアノード４８とを備えてなる。有機ＥＬ層４６は、図２に示される有機ＥＬ層２６と同様に構成可能であり、バッファ層４４は、図２に示されるカソード２８と同様に構成可能であり、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、フッ化物膜、またはそれらの２層以上の組み合わせで構成されるのが好ましい。より好ましいバッファ層４４は、マグネシウム系合金膜および／またはフッ化物膜からなる半透過金属層である。
【００５６】
すなわち、図４に示されるカソード電極箔４０を用いた有機ＥＬ素子は、図２に示されるアノード電極箔２０を用いた有機ＥＬ素子において、バッファ層２４とカソード２８を入れ替え、かつ、有機ＥＬ層２６内部のアノード側からカソード側への積層順序を逆転させた構成に相当する。例えば、カソード電極箔４０のバッファ層４４としてマグネシウム系合金膜またはフッ化物膜をスパッタリングまたは蒸着により形成する一方、アノード４８として導電性非晶質炭素、ＭｏＯ３またはＶ２Ｏ５の膜を蒸着法により形成するのが好ましい。特に、導電性非晶質炭素膜を有機ＥＬ層上に成膜する場合には、スパッタ時のプラズマダメージを避けるため真空蒸着法を用いるのが好ましい。
【実施例】
【００５７】
本発明を以下の実施例によってさらに具体的に説明する。【００５８】
例１：Ｃｕ／Ａｌ合金／ＩＴＯ電極箔の作製
金属箔として、厚さ６４μｍの市販の両面平坦電解銅箔（三井金属鉱業社製ＤＦＦ（Dual Flat Foil）を用意した。銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ  Ｓｃｏｐｅ  Ｖ）を用いてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、算術平均粗さＲａ：１２．２０ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ  Ｍｏｄｅ  ＡＦＭにて行った。【００５９】
この銅箔を、エムエーティー社製研磨機を用いたＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）処理に付した。このＣＭＰ処理は、ＸＹ溝付き研磨パットおよびコロイダルシリカ系研磨液を用いて、パッド回転数：３０ｒｐｍ、荷重：２００ｇｆ／ｃｍ２、液供給量：１００ｃｃ／ｍｉｎの条件で行った。こうしてＣＭＰ処理された銅箔表面の粗さを走査型プローブ顕微鏡（Ｖｅｅｃｏ社製、Ｎａｎｏ  Ｓｃｏｐｅ  Ｖ）を用いてＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して測定したところ、算術平均粗さＲａは０．７ｎｍであった。この測定は、１０μｍ平方の範囲について、Ｔａｐｐｉｎｇ  Ｍｏｄｅ  ＡＦＭにて行った。ＣＭＰ処理後の銅箔の厚さは４８μｍであった。【００６０】
ＣＭＰ処理された銅箔の表面に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ合金反射層をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ａｌ−０．２Ｂ−３．２Ｎｉ (ａｔ．％）の組成を有するアルミニウム合金ターゲット（直径２０３．２ｍｍ×８ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：１０００Ｗ（３．１Ｗ／ｃｍ２）、到達真空度：＜５×１０−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１００ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。【００６１】
こうして得られたアルミ合金反射層の表面に、膜厚１０ｎｍのＩＴＯバッファ層をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ｓｎを１０重量％含有したＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）ターゲット（直径２０３．２ｍｍ×６ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：３００Ｗ（０．９Ｗ／ｃｍ２）、到達真空度：＜５×１０−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．３５Ｐａ、Ａｒ流量：８０ｓｃｃｍ、Ｏ２流量：１．９ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。膜厚の制御は、放電時間を制御することにより行った。こうして得られたバッファ層表面の粗さを上記同様にして測定したところ、算術平均粗さＲａは２．０ｎｍであった。得られた電極箔の全体としての厚さは４８μｍであった。【００６２】
例２：Ｃｕ／Ａｌ合金／Ｃ電極箔の作製
ＩＴＯバッファ層の代わりに膜厚１．７ｎｍまたは３．５ｎｍのカーボンバッファ層をスパッタリング法により形成したこと以外は例１と同様にして電極箔を作製した。このスパッタリングのためのカーボンターゲットとしては、カーボン材料（ＩＧＳ７４３材、東海カーボン社製）から作製された未処理の純度３Ｎ（９９．９％）のカーボンターゲットと、このカーボン材料にハロゲンガスによる純化処理を施して作製された純度５Ｎ（９９．９９９％）のカーボンターゲットの２種類を用意した。これらのターゲットの各々を用いてスパッタリング法によりカーボンバッファ層を成膜した。このスパッタリングは、各カーボンターゲット（直径２０３．２ｍｍ×８ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（マルチチャンバー枚葉式成膜装置ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：２５０Ｗ（０．８Ｗ／ｃｍ２）、到達真空度：＜５×１０−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１００ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。膜厚の制御は、放電時間を制御することにより行った。こうして得られたバッファ層表面の粗さを例１と同様にして測定したところ、算術平均粗さＲａは２．４５ｎｍであった。得られた電極箔の全体としての厚さは４８μｍであった。【００６３】
例３：Ｃｕ／Ａｇ合金／ＩＴＯ電極箔の作製
Ａｌ合金反射層の代わりに膜厚１５０ｎｍのＡｇ合金反射層をスパッタリング法により形成したこと以外は例１と同様にして、バッファ層および反射層付き電極箔を作製する。
このスパッタリングは、Ａｇ−１．０Ｃｕ−１．０Ｐｄ（ａｔ．％）の組成を有する銀合金ターゲット（直径１０１．６ｍｍ×５ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：１５０Ｗ（１．９Ｗ／ｃｍ２）、到達真空度：＜５×１０−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：９０ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行う。膜厚の制御は、放電時間を制御することにより行う。【００６４】
例４：有機ＥＬ素子の作製
例１で作製された電極箔（Ｃｕ／Ａｌ合金／ＩＴＯ）をアノードとして用いて図２および３に示されるような構造の有機ＥＬ素子を作製した。まず、電極箔２０（５ｃｍ平方）の上にガラス基板（３ｃｍ平方×０．５ｍｍ厚）を載せてマスキングし、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜２９をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成した。このプラズマＣＶＤは、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）およびロータリーポンプ（ＲＰ）が接続されたプラズマＣＶＤ装置（ＰＤ−２２０２Ｌ、サムコ社製）を用い、成膜エリア：有効エリア直径８ｉｎｃｈ、投入パワー（ＲＦ）：２５０Ｗ（０．８Ｗ／ｃｍ２）、 到達真空度：＜５×１０−３Ｐａ、スパッタ圧力：８０Ｐａ、ガス：ＳｉＨ４（Ｈ２希釈１０％）:ＮＨ３:Ｎ２＝１００:１０: ２００ｓｃｃｍ、基板温度：２５０℃の条件で行った。その後、ガラスを電極箔２０から除去して、３ｃｍ平方の開口部を有する層間絶縁膜２９を電極箔上に得た。【００６５】
次に、層間絶縁膜が形成された電極箔の表面を以下のとおり洗浄した。まず、超純水(＞１８．０ＭΩ)で満たした槽内において、３分間の超音波洗浄を、超純水を入れ替えて２回行った。引き続き、窒素ガスを用いて水分を除去したのち、アフターキュアを１００℃で３時間行った。こうして処理された表面をＵＶ照射により洗浄した。【００６６】
こうして洗浄された電極箔上に、有機ＥＬ層２６、カソード２８、封止層３４および封止材３２の積層を行った。具体的には、電極箔のバッファ層表面に、銅フタロシアニンからなる厚さ５０ｎｍの正孔注入層、４，４’−ビス（Ｎ，Ｎ’−（３−トリル）アミノ）−３，３’−ジメチルビフェニル（ＨＭＴＰＤ）からなる厚さ４０ｎｍの正孔輸送層、トリス（２−フェニルピリジン）イリジウム錯体（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）がホスト材料中にドープされてなる厚さ３０ｎｍの発光層、Ａｌｑ３からなる厚さ３０ｎｍの電子輸送層、厚さ１０ｎｍのＭｇ−Ａｇ半透過膜層（Ｍｇ：Ａｇ＝９：１）、厚さ１００ｎｍのＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）透明酸化物層、厚さ３００ｎｍの窒化ケイ素パシベーション膜（封止層）、厚さ２０００ｎｍの接着層、厚さ２００μｍの封止ガラス（封止材）の順に積層した。なお、封止ガラス層の積層は両面テープで行い、この両面テープが接着層に相当する。
こうして、図３に示されるような、５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の有機ＥＬ素子サンプルを得た。このサンプルを電源３０に接続して５．０Ｖの電圧を加えたところ、図５に示されるような強い発光を確認することができた。また、印加電圧を変化させて、輝度（ｃｄ／ｍ２）および電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）の変化を測定したところ、図６および図７に示される結果を得た（図中、「ＩＴＯ」と表記されるプロットを参照）。このように、本発明の電極箔を用いれば、低電圧で極めて高い輝度の発光を得ることができる。【００６７】
また、ＣＭＰ処理時間を変えて銅箔表面の粗さをＲａ：６．８ｎｍまたはＲａ：４．５ｎｍとしたこと以外は例１と同様の条件により作製した電極箔を用いて、上記同様にして有機ＥＬ素子の作製および評価を行った。こうして得られた有機ＥＬ素子においても短絡を起こすことなく発光を確認することができた。【００６８】
なお、比較のため、例１で用いた算術平均粗さＲａ：１２．２０ｎｍの両面平坦電解銅箔を用いて上記同様に有機ＥＬ素子を作製して通電したところ、電極間で短絡が起きてしまい、点灯しなかった。【００６９】
例５：有機ＥＬ素子の作製
例２で作製された、以下の３種類のカーボンバッファ層を有する電極箔（Ｃｕ／Ａｌ合金／Ｃ）を用いたこと以外は、例４と同様にして、３種類の有機ＥＬ素子サンプルを作製した。
・サンプル「５Ｎ−Ｃ  ３５Å」：純度５Ｎのカーボンターゲットを用いて形成された厚さ３．５ｎｍのカーボンバッファ層を用いた有機ＥＬ素子、
・サンプル「３Ｎ−Ｃ  １７Å」：純度３Ｎのカーボンターゲットを用いて形成された厚さ１．７ｎｍのカーボンバッファ層を用いた有機ＥＬ素子、および
・サンプル「５Ｎ−Ｃ  １７Å」：純度５Ｎのカーボンターゲットを用いて形成された厚さ１．７ｎｍのカーボンバッファ層を用いた有機ＥＬ素子。【００７０】
上記サンプルの各々を図３に示されるように電源３０に接続した。印加電圧を変化させて、輝度（ｃｄ／ｍ２）および／または電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）の変化を測定したところ、図６〜８に示される結果を得た。このように、本発明の電極箔を用いれば、低電圧で極めて高い輝度の発光を得ることができる。【００７１】
例６：Ｃｕ／Ａｌ合金／Ａｌ合金／ＩＴＯ電極箔の作製
上層および下層からなる２層構造のＡｌ合金反射層を、真空中放置を介した２段階スパッタリングにより形成したこと以外は、例１と基本的に同様にして電極箔を作製した。この２段階スパッタリングは、金属箔上に厚さ５０ｎｍの下層を例１のＡｌ合金反射層と同様の条件で成膜してスパッタリングを一時的に停止し、そのまま金属箔を真空引きされたチャンバ内に約３０秒間放置し、スパッタリングを上記同様の条件で再開して下層上に厚さ１００ｎｍの上層を成膜することにより行った。こうして得られた電極箔の全体としての厚さは４８μｍであった。このようにして得られた電極箔の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察したところ、図１０に示される顕微鏡写真が得られた。この図から明らかなように、反射層は厚さ約１ｎｍのアモルファス状と見受けられる界面によって仕切られた２つの層からなる積層構造を有し、２つの層は界面を境に互いに異なる結晶方位（下層は概ね横方向、上層は概ね縦方向）を有していることが観察された。また、得られた反射層中の界面に対してエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ分析）を行ったところ、図１１に示されるようにＡｌに由来するピークを有するスペクトルが得られた。なお、このスペクトルにはＣｕに由来するピークも存在するが、これはサンプルの支持体に起因するものであり、サンプル自体に関するピークではない。【００７２】
例７：Ｃｕ／Ａｌ合金／Ａｌ合金／ＩＴＯ電極箔の作製
上層および下層からなる２層構造のＡｌ合金反射層を、大気中放置を介した２段階スパッタリングにより形成したこと以外は、例１と同様にして電極箔を作製した。この２段階スパッタリングは、金属箔上に厚さ５０ｎｍの下層を例１のＡｌ合金反射層と同様の条件で成膜してスパッタリングを一時的に停止し、金属箔をチャンバから取り出して大気中に約３０秒間放置し、金属箔をチャンバ内に再度戻し、スパッタリングを上記同様の条件で再開して下層上に厚さ１００ｎｍの上層を成膜することにより行った。こうして得られた電極箔の全体としての厚さは４８μｍであった。このようにして得られた電極箔の断面をＴＥＭで観察したところ、図１２に示される顕微鏡写真が得られた。この図から明らかなように、反射層が界面によって仕切られた２つの層からなる積層構造を有し、２つの層が界面を境に互いに異なる結晶方位を有していることが観察された。また、得られた反射層の界面に対してＥＤＸ分析を行ったところ、図１３に示されるようにＡｌおよびＯに由来するピークを有するスペクトルが得られた。このように界面から酸素成分が検出されたことから、自然酸化膜が界面を構成しているものと解される。なお、このスペクトルにはＣｕに由来するピークも存在するが、これはサンプルの支持体に起因するものであり、サンプル自体に関するピークではない。【００７３】
例８：Ｃｕ／Ａｌ合金電極箔の作製
図１４に示されるように、例１と同様の条件で作製した銅箔１４２上に、膜厚１５０ｎｍのＡｌ合金反射層１４３をスパッタリング法により成膜した。このスパッタリングは、Ａｌ−４Ｍｇ（ａｔ．％）の組成を有するアルミニウム合金ターゲット（直径２０３．２ｎｍ×８ｍｍ厚）をクライオ（Ｃｒｙｏ）ポンプが接続されたマグネトロンスパッタ装置（ＭＳＬ−４６４、トッキ株式会社製）に装着した後、投入パワー（ＤＣ）：１０００Ｗ（３．１Ｗ／ｃｍ２）、到達真空度：＜５×１０−５Ｐａ、スパッタ圧力：０．５Ｐａ、Ａｒ流量：１００ｓｃｃｍ、基板温度：室温の条件で行った。こうして、有機ＥＬ素子においてカソード電極として用いることができる電極箔１４０を得た。【００７４】
例９：有機ＥＬ素子の作製
例８で作製された電極箔１４０（Ｃｕ／Ａｌ合金）をカソードとして用いて、図１４および図１５に示されるような構造の有機ＥＬ素子を作製した。まず、電極箔１４０（５ｃｍ平方）の上にガラス基板（３ｃｍ平方×０．５ｍｍ厚）を載せてマスキングし、窒化ケイ素からなる層間絶縁膜２９をプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により形成した。このプラズマＣＶＤは、メカニカルブースターポンプ（ＭＢＰ）およびロータリーポンプ（ＲＰ）が接続されたプラズマＣＶＤ装置（ＰＤ−２２０２Ｌ、サムコ社製）を用い、成膜エリア：有効エリア直径８ｉｎｃｈ、投入パワー（ＲＦ）：２５０Ｗ（０．８Ｗ／ｃｍ２）、 到達真空度：＜５×１０−３Ｐａ、スパッタ圧力：８０Ｐａ、ガス：ＳｉＨ４（Ｈ２希釈１０％）:ＮＨ３:Ｎ２＝１００:１０: ２００ｓｃｃｍ、基板温度：２５０℃の条件で行った。その後、ガラスを電極箔１４０から除去して、３ｃｍ平方の開口部を有する層間絶縁膜１２９を電極箔上に得た。【００７５】
こうして洗浄された電極箔上に、有機ＥＬ層１４６、アノード１４８、封止層１３４および封止材１３２の積層を行った。具体的には、電極箔の反射層１４３表面に、厚さ５０ｎｍのα−ＮＰＤ層１４６ｂ、厚さ５０ｎｍのＡｌｑ３層１４６ａ、厚さ２０ｎｍのＭｏＯ３層１４８ｂ、厚さ１００ｎｍのＩＺＯ（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ）透明酸化物層１４８ａ、厚さ３００ｎｍの窒化ケイ素パシベーション膜（封止層１３４）、厚さ２０００ｎｍの接着層、厚さ２００μｍの封止ガラス（封止材１３２）の順に積層した。なお、封止ガラス層の積層は両面テープで行い、この両面テープが接着層に相当する。こうして、図１５に示されるような、５０ｍｍ平方×厚さ３００μｍ、発光面積３０ｍｍ平方の有機ＥＬ素子サンプルを得た。このサンプルを電源１３０に接続して１０Ｖの電圧を加えたところ、Ａｌｑ３に起因する緑色の発光を確認することができた。
【図１】
2011152091.tif 000003
【図２】
2011152091.tif 000004
【図３】
2011152091.tif 000005
【図４】
2011152091.tif 000006
【図６】
2011152091.tif 000007
【図７】
2011152091.tif 000008
【図８】
2011152091.tif 000009
【図９】
2011152091.tif 000010
【図１１】
2011152091.tif 000011
【図１３】
2011152091.tif 000012
【図１４】
2011152091.tif 000013
【図１５】
2011152091.tif 000014
【図５】
2011152091.tif 000015
【図１０】
2011152091.tif 000016
【図１２】
2011152091.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月19日(2011.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１〜２５０μｍの厚さを有する金属箔と、前記金属箔上に直接設けられる反射層とを備えてなり、フレキシブル電子デバイス用のアノードまたはカソードとして用いられる電極箔。
【請求項２】
前記フレキシブル電子デバイスが有機ＥＬ素子または有機太陽電池である、請求項１に記載の電極箔。
【請求項３】
少なくとも前記反射層側に絶縁層を有しない、請求項１または２に記載の電極箔。
【請求項４】
前記電極箔の前記反射層側の最表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して測定される、１０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項５】
前記算術平均粗さＲａが３．０ｎｍ以下である、請求項４に記載の電極箔。
【請求項６】
前記金属箔が、１〜１５０μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項７】
前記金属箔が、非磁性金属箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項８】
前記金属箔が、銅箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項９】
前記反射層が、アルミニウム膜、アルミニウム系合金膜、銀膜、銀系合金膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１０】
前記反射層が、アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜であり、前記アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜が、界面によって仕切られた少なくとも２つの層の積層構造を有してなり、前記少なくとも２つの層が前記界面を境に互いに異なる結晶方位を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１１】
前記反射層上に直接設けられる透明又は半透明のバッファ層をさらに備えてなり、前記バッファ層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１２】
前記バッファ層が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１０または１１に記載の電極箔。
【請求項１３】
前記電極箔が、１〜３００μｍの厚さを有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１４】
前記金属箔の前記反射層と反対側の表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して測定される、１．０μｍ以上の十点平均粗さＲｚを有する粗化面である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の電極箔と、
前記電極箔の前記反射層側の最表面に直接設けられる有機ＥＬ層および／または有機太陽電池活性層からなる有機半導体層と、
前記有機半導体層上に設けられる、透明又は半透明の対向電極と、
を備えた、有機ＥＬ素子および／または有機太陽電池である、有機デバイス。
【請求項１６】
前記対向電極が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種を備えてなる、請求項１５に記載の有機デバイス。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の有機デバイスを有機ＥＬ素子として備えてなる、有機ＥＬ照明。
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月30日(2012.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属箔と、前記金属箔上に直接設けられる反射層とを備えてなる電極箔であって、
前記反射層が、アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜であり、前記アルミニウム膜またはアルミニウム系合金膜が、界面によって仕切られた少なくとも２つの層の積層構造を有してなり、前記少なくとも２つの層が前記界面を境に互いに異なる結晶方位を有する、および／または前記少なくとも２つの層の結晶粒界が前記界面で不連続となる、電極箔。
【請求項２】
有機ＥＬ素子または有機太陽電池のアノードまたはカソードとして用いられる、請求項１に記載の電極箔。
【請求項３】
少なくとも前記反射層側に絶縁層を有しない、請求項１または２に記載の電極箔。
【請求項４】
前記電極箔の前記反射層側の最表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−２００１に準拠して測定される、１０．０ｎｍ以下の算術平均粗さＲａを有する超平坦面である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項５】
前記算術平均粗さＲａが３．０ｎｍ以下である、請求項４に記載の電極箔。
【請求項６】
前記金属箔が、１〜２５０μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項７】
前記金属箔が、非磁性金属箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項８】
前記金属箔が、銅箔である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項９】
前記反射層上に直接設けられる透明又は半透明のバッファ層をさらに備えてなり、前記バッファ層の表面が前記超平坦面を構成する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１０】
前記バッファ層が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１１】
前記電極箔が、１〜３００μｍの厚さを有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１２】
前記金属箔の前記反射層と反対側の表面が、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４に準拠して測定される、１．０μｍ以上の十点平均粗さＲｚを有する粗化面である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の電極箔。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の電極箔と、
前記電極箔の前記反射層側の最表面に直接設けられる有機ＥＬ層および／または有機太陽電池活性層からなる有機半導体層と、
前記有機半導体層上に設けられる、透明又は半透明の対向電極と、
を備えた、有機ＥＬ素子および／または有機太陽電池である、有機デバイス。
【請求項１４】
前記対向電極が、導電性非晶質炭素膜、導電性酸化物膜、マグネシウム系合金膜、およびフッ化物膜からなる群から選択される少なくとも一種を備えてなる、請求項１３に記載の有機デバイス。
【請求項１５】
請求項１３または１４に記載の有機デバイスを有機ＥＬ素子として備えてなる、有機ＥＬ照明。
【国際調査報告】
2011152091.tif 000018
2011152091.tif 000019
2011152091.tif 000020
2011152091.tif 000021